ZSÍRSAVAK OXIDÁCIÓJA. FRANZ KNOOP német biokémikus írta le először a mechanizmusát. R C ~S KoA. a, R-COOH + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i

Átírás

1 máj, vese, szív, vázizom ZSÍRSAVAK XIDÁCIÓJA FRANZ KNP német biokémikus írta le először a mechanizmusát 1 lépés: a zsírsavak aktivációja ( a sejt citoplazmájában, rövid zsírsavak < C12 nem aktiválódnak) a, R-C + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i Acil-KoA szintetáz b, PP i + 2 P i + P i 3 izoenzime létezik, melyek a zsírsav hosszától függően vesznek részt a reakcióban c, a mitokondriumban is található egy Acil-KoA szintetáz R-C + GTP + KoA R C ~S KoA + GDP + P i

2 2. lépés: az aktivált zsírsavak transzportja a citoplazmából a mitokondriumba A transzportban a karnitinnek van kulcsszerepe! + N C C karnitin

3 AZ ACIL-KARNITIN/KARNITIN TRANSZPRTRENDSZER mitokondrium külső membránja Acil-KoA citoszól Acil-KoA Karnitin Aciltranszferáz I Acil-KoA karnitin Acil-karnitin KoA mitokondrium belső membránja Acil-KoA Karnitin Aciltranszferáz II. Karnitin/acilkarnitin transzporter matrix karnitin Acil-karnitin KoA Acil-karnitin Acil-KoA

4 3. lépés PÁRS SZÉNATMSZÁMÚ, TELÍTETT ZSÍRSAVAK β-xidációja γ β α C S KoA Palmitoil-KoA (C16) FAD Acil-KoA dehidrogenáz FAD 2 C C C S KoA Transz-enoil-KoA Enoil-KoA hidratáz 2 C C S KoA L-β-hidroxiacil-KoA

5 C C S KoA β-hidroxiacil-koa dehidrogenáz C C 2 C S KoA NAD + NAD + + L-β-hidroxiacil-KoA β-ketoacil-koa Acil-KoA aciltranszferáz v. TILÁZ KoA C S KoA Mirisztoil-KoA(C14) + C S KoA Acetil-KoA

6 A PALMITINSAV β-xidációjának ENERGIAMÉRLEGE C C + 8 KoA + ATP + 7 FAD + 7 NAD (Tankönyvünk szerint) 8 acetil-koa + AMP + 2 P i + 7 FAD NAD + + ATP termelés: DE!! 8 acetil-koa 8 x 12 = 96 ATP 7 FAD 2 7 x 2 = 14 ATP 7 NAD x 3 = 21 ATP ATP Egy ATP, illetve 2 nagyenergiájú kötés felhasználására volt szükség a zsírsavak aktiválásához, tehát: 131 ATP 2 ATP = 129 ATP

7 A PALMITINSAV β-xidációjának ENERGIAMÉRLEGE II ös tankönyvi adatok szerint (Lehninger, Devlin) Megmérték, hogy 1 molekula NAD + + 2,5 ATP 1 molekula FAD 2 1,5 ATP Valós ATP termelés: 8 acetil-koa 8 x 10 = 80 ATP 7 FAD 2 7 x 1.5 = 10,5 ATP 7 NAD x 2,5 = 17,5 ATP ATP Egy ATP, illetve 2 nagyenergiájú kötés felhasználására volt szükség a zsírsavak aktiválásához, tehát: 108 ATP 2 ATP = 106 ATP

8 TELÍTETLEN ZSÍRSAVAK β-xidációja 1, α C C C S KoA Transz-enoil-KoA β Nincs probléma, de ritka! transz

9 TELÍTETLEN ZSÍRSAVAK β-xidációja 2, β α C C C S KoA cisz 2 C C S KoA C C S KoA Cisz-enoil-KoA Enoil-KoA hidratáz D-β-hidroxiacil-KoA β-hidroxiacil-koa epimeráz L-β-hidroxiacil-KoA

10 TELÍTETLEN ZSÍRSAVAK β-xidációja 3, γ β α R C C C 2 C S KoA Cisz-enoil-KoA, de!! cisz Transzenoil-izomeráz α C C C S KoA β transz Transz-enoil-KoA

11 PÁRATLAN SZÉNATMSZÁMÚ ZSÍRSAVAK β-xidációja Páratlan szénatomszámú zsírsavak β-oxidációja során számos acetil-koa és egy propionil-koa keletkezik. C S KoA ATP Propionil-KoA C C 2 C S KoA Szukcinil-KoA C 2 Propionil-KoA karboxiláz (biotin) ADP + P i C C S KoA C Metilmalonil-KoA mutáz (B 12 ) Metilmalonil-KoA (B12: homocisztein-metiltranszferáz)

12 C S KoA Propionil-KoA C C S KoA C Metil-malonil-KoA B 12 C C 2 C S KoA A propionil-koa, illetve metil-malonil-koa átalakítása szukcinil-koa-vá a következő molekulák lebontásakor figyelhető meg: 1, zsíranyagcserében: páratlan szénatomszámú zsírsavak lebontása 2, aminosav anyagcserében: valin, izoleucin, metionin és treonin lebontásakor szintén propionil-koa keletkezik 3, nukleotid anyagcserében: a timin lebontásában, ahol β-amino-izobutirát keletkezik, mely metil-malonil-koa-vá alakul tovább Szukcinil-KoA

13 A ZSÍRSAV XIDÁCIÓ SZABÁLYZÁSA I. Májban: glükóz acil-koa piruvát Mitokondrium (β-oxidáció) acetil-koa gátlás acetil-koa-karboxiláz malonil-koa zsírsav bioszintézis (citoplazma) citrát kör triglicerid foszfolipid koleszterin szintézis

14 A ZSÍRSAV XIDÁCIÓ SZABÁLYZÁSA II. 1, A malonil-koa gátolja az acil-koa/karnitin aciltranszferáz I-t. Ez az enzim katalizálja a β-oxidáció sebesség meghatározó lépését (az aktivált zsírsavak bejutását a mitokondriumba). 2, A β-hidroxiacil-koa dehidrogenáz allosztérikus enzim NAD + + NAD + gátolja aktiválja 3, magas acetil-koa gátolja a tioláz által katalizált reakciót

15 TÉLI ÁLMT ALVÓ GRIZZLY MEDVE ÉS A β-xidáció

16 - 7 hónapig alszik C a testhőmérséklete a barlangban kj/nap az energiaszükséglete - nem eszik, nem iszik, nem.. A maci csak zsírsavoxidációból fedezi energia, illetve víz igényét!!! Sőt, a trigliceridek glicerin részéből glükózt állít elő vércukor

17 A TEVE ÉS A β-xidáció

18 TEVEPÚP triglicerid raktár A teve napokig kibírja víz nélkül! k: a zsírsavak β-oxidációja révén egyrészt energiát termel a trigliceridek (púp) terhére, másrészt a β-oxidációja melléktermékeként vizet állít elő! C C acetil-koa 2 + (C 2 ) mitokond. palmitinsav MS: db hidrogén van benne 16 db 2-7 db 2 (9 x 18=162) Így gyakorlatilag 1 kg zsírból 6 dl vizet tud a TEVE előállítani!

19 β-xidáció A PERXISZÓMÁKBAN Nagyon hosszú szénláncú zsírsavak oxidációja a peroxiszómákban történik! Lignocerin-KoA (C24) γ β α C S KoA 2 2 légzési lánc FAD FAD2 FAD FAD kataláz C C C S KoA Transz-enoil-KoA 2 + 1/2 2 mitokondrium peroxiszóma

20 ZSÍRSAVAK α-xidációja γ β α C γ β α C C γ β α C C β α C + C 2

21 FITLK: - a klorofillban (növények) található speciális zsírsav - állatok megeszik - tehéntej, disznózsír tartalmazza β α R C C C α-oxidáció β α R C C C β-oxidáció Refsum-betegség: - ritka genetikai betegség - α-oxidáció hiánya - fitánsav származékok felszaporodása - idegrendszeri problémák R C C + C C propionsav

22 ZSÍRSAVAK ω (omega)-xidációja ω (C 2) C ω C 2 (C 2) C C (C 2) C dikarboxi zsírsav keletkezik - endoplazmatikus retikulumban történik az omega-oxidáció - kevert funkciójú (v. mono-) oxigenáz katalizálja a folyamatot